quarta-feira, 11 de maio de 2016

Carvão limpo? Misture gaseificação com células a combustível

Redação do Site Inovação Tecnológica -  

Carvão limpo? Misture gaseificação com células a combustível
A célula de combustível pode gerar calor suficiente para sustentar o processo de gaseificação do carvão. [Imagem: Jeffrey Hanna]
Carvão limpo
Apesar da preocupação com a emissão de gases de efeito estufa e de poluentes particulados, o uso do carvão está crescendo em todo o mundo.
A boa notícia é que pode ser possível gerar eletricidade a partir do carvão com uma eficiência muito maior do que a atual - possivelmente atingindo o dobro da eficiência combustível-eletricidade das usinas a carvão de hoje.
Para isso, Katherine Ong e Ahmed Ghoniem, do MIT, nos EUA, combinaram em um único sistema duas tecnologias bem conhecidas: a gaseificação do carvão e a célula de combustível.
Gaseificação e células a combustível
A gaseificação do carvão é um meio de extrair combustível gasoso do carvão pulverizado, em substituição à queima do próprio carvão. A técnica é amplamente utilizada em fábricas de processamento de produtos químicos para produzir o gás hidrogênio. A gaseificação do carvão funciona a uma temperatura mais baixa e é mais eficiente do que a combustão.
As células a combustível produzem eletricidade a partir de um combustível gasoso fazendo-o passar através de um dispositivo parecido com uma bateria, onde o combustível reage eletroquimicamente com o oxigênio do ar, liberando água como resíduo.
Combinar estes dois sistemas é atraente porque ambos operam a temperaturas elevadas, por volta dos 800º C, o que tem a vantagem adicional de permitir a troca de calor entre eles, minimizando a perda de energia.
De fato, a célula de combustível pode gerar calor suficiente para sustentar o processo de gaseificação do carvão, eliminando a necessidade de um sistema de aquecimento separado, que é normalmente fornecido pela queima de uma parte do carvão.
Sequestro do carbono
Como, nesse sistema híbrido, não há nenhuma queima envolvida, são produzidos menos cinzas e outros poluentes do ar do que pela combustão. O sistema ainda produz dióxido de carbono, mas na forma de um fluxo puro, não contaminado, e não misturado com o ar, como nas usinas convencionais que queimam carvão.
Isso deverá tornar mais fácil fazer a captura e o sequestro de carbono - isto é, a captura do gás de saída para que ele seja enterrado no subsolo ou descartado de alguma outra forma - para eliminar ou reduzir drasticamente as emissões de gases de efeito estufa na atmosfera. Nas usinas atuais, o CO2 do ar deve ser removido da corrente de gás antes que possa ser realizado o sequestro do carbono.
Está tudo aí
O próximo passo da equipe será a construção de uma planta-piloto para medir o desempenho do sistema híbrido em condições reais. Segundo o engenheiro, como as duas tecnologias individualmente são bem desenvolvidas, construir um sistema operacional em grande escala é algo plenamente alcançável.
"Este sistema não requer novas tecnologias que precisem de mais tempo para se desenvolver. É apenas uma questão de acoplar estas duas tecnologias existentes," disse Ong.

Bibliografia:

Modeling of indirect carbon fuel cell systems with steam and dry gasification
Katherine M. Ong, Ahmed F. Ghoniem
Journal of Power Sources
Vol.: 313, 1 May 2016, Pages 51-64
DOI: 10.1016/j.jpowsour.2016.02.050
Fonte: Inovação Tecnológica

Cacto coloca um carro elétrico mais perto da sua garagem

Redação do Site Inovação Tecnológica -  

Cacto coloca um carro elétrico mais perto da sua garagem
Os cactos são melhores do que a pele humana quando o assunto é lidar com a umidade. [Imagem: CSIRO/Jesse Hawley]
Quatro vezes melhor
Inspirada em um "simples" cacto, um novo tipo de membrana mostrou potencial para aumentar radicalmente o desempenho das células de combustível e tirar a indústria de carros elétricos da dependência das baterias.
A membrana é o elemento essencial que permite que as células a combustível gerem energia continuamente a partir da combinação de combustíveis como o hidrogênio com o oxigênio do ar, gerando apenas água como resíduo.
Nas condições de elevado calor em que essas células normalmente funcionam, a nova membrana consegue multiplicar a eficiência das células de combustível por um fator de quatro.
Hidratação
"As células de combustível, como as utilizadas em veículos elétricos, geram energia através da mistura de gases, como hidrogênio e oxigênio. No entanto, a fim de manter o desempenho, as células de combustível de membrana de troca de prótons - ou PEMFC - precisam manter-se constantemente hidratadas," explica o professor Aaron Thornton, do instituto CSIRO, na Austrália, que trabalhou em colaboração com pesquisadores da Universidade de Hanyang, na Coreia do Sul.
"Hoje, isto é conseguido colocando as células junto a um radiador, um reservatório de água e um umidificador. A desvantagem é que, quando utilizados num veículo, estes equipamentos ocupam uma grande quantidade de espaço e consomem uma energia significativa," acrescentou.
Biomimetismo
A solução para esse problema foi encontrada nos cactos, que possuem uma estrutura para ajudá-los a capturar e depois reter a água.
"A planta do cacto tem pequenas rachaduras, chamados poros estomáticos, que abrem à noite, quando está frio e úmido, e se fecham durante o dia, quando as condições são quentes e áridas", disse Doherty. "Isso os ajuda a reter água."
"Nossa membrana funciona de maneira semelhante. A água é gerada por uma reação eletroquímica, a qual é então regulada através das nanofissuras na membrana. As fendas se alargam quando expostas a condições de umidificação, e se fecham quando fica seco. Isto significa que as células a combustível podem permanecer hidratadas, sem a necessidade de equipamentos umidificadores externos volumosos."

Bibliografia:

Nanocrack-regulated self-humidifying membranes
Chi Hoon Park, So Young Lee, Doo Sung Hwang, Dong Won Shin, Doo Hee Cho, Kang Hyuck Lee, Tae-Woo Kim, Tae-Wuk Kim, Mokwon Lee, Deok-Soo Kim, Cara M. Doherty, Aaron W. Thornton, Anita J. Hill, Michael D. Guiver, Young Moo Lee
Nature
Vol.: 532, 480-483
DOI: 10.1038/nature17634
Fonte: Inovação Tecnológica